MATLAB基于窗函数设计的带通滤波器

武汉理工大学《Matlab课程设计》报告1课程设计任务书学生姓名：专业班级：通信0705指导教师：工作单位：信息工程学院题目:基于窗函数法设计的数字带通FIR滤波器初始条件：①MATLAB软件数字信号处理与图像处理基础知识要求完成的主要任务:利用MATLAB仿真软件系统结合窗函数法设计的数字带通FIR滤波器在数字信号处理平台上（PC机﹑MATLAB仿真软件系统和TC++编程环境）进行软件仿真设计，并进行调试和数据分析。时间安排：第18周理论设计、实验室安装调试，地点：鉴主15楼通信实验室一指导教师签名：2010年1月8日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《Matlab课程设计》报告1目录摘要..................................................................................................................................................IAbstract............................................................................................................................................II1窗函数设计法原理.......................................................................................................................12常见窗函数简介...........................................................................................................................22.1基本窗函数.......................................................................................................................2下面就几种常用的窗函数展开介绍。...................................................................................32.1.1矩形窗函数...........................................................................................................32.1.2三角窗函数...........................................................................................................32.2广义余弦窗........................................................................................................................42.2.1汉宁窗函数...........................................................................................................52.2.2海明窗函数...........................................................................................................53方案设计与论证...........................................................................................................................73.1fdatool设计法................................................................................................................73.2程序设计法.......................................................................................................................84窗函数仿真结果分析.................................................................................................................104.1矩形窗函数仿真结果.....................................................................................................104.2三角形窗函数仿真结果..................................................................................................114.3汉宁窗函数仿真结果.....................................................................................................124.4海明窗函数仿真结果......................................................................................................135总结与体会.................................................................................................................................146参考文献......................................................................................................................................16武汉理工大学《Matlab课程设计》报告I摘要现代图像、语音、数据通信对线性相位的要求是普遍的。正是此原因，使得具有线性相位的FIR数字滤波器得到大力发展和广泛应用。在实际进行数字信号处理时，往往需要把信号的观察时间限制在一定的时间间隔内，只需要选择一段时间信号对其进行分析。这样，取用有限个数据，即将信号数据截断的过程，就等于将信号进行加窗函数操作。而这样操作以后，常常会发生频谱分量从其正常频谱扩展开来的现象，即所谓的“频谱泄漏”。当进行离散傅立叶变换时，时域中的截断是必需的，因此泄漏效应也是离散傅立叶变换所固有的，必须进行抑制。而要对频谱泄漏进行抑制，可以通过窗函数加权抑制DFT的等效滤波器的振幅特性的副瓣，或用窗函数加权使有限长度的输入信号周期延拓后在边界上尽量减少不连续程度的方法实现。而在后面的FIR滤波器的设计中，为获得有限长单位取样响应，需要用窗函数截断无限长单位取样响应序列。另外，在功率谱估计中也要遇到窗函数加权问题。由此可见，窗函数加权技术在数字信号处理中的重要地位。武汉理工大学《Matlab课程设计》报告IIAbstractAmodernimage,Voiceanddatacommunicationstothelinearphaserequirementisuniversal.Itisforthisreason,makingalinearphaseFIRdigitalfiltersaretodevelopandwidelyused.Inpractice,digitalsignalprocessing,theyoftenneedtoobservethetimelimitforthesignalinacertaintimeinterval,onlyneedtoselectaperiodoftimetoanalyzethesignals.Inthisway,accesstoafinitenumberofdataabouttheprocessofsignaldatatruncationisequivalenttothesignal,theadditionalwindowfunctionoperation.Andthisaftertheoperation,oftenoccurfromthenormalcomponentofthespectrumspreadspectrumopentothephenomenonofso-calledspectralleakage.WhenitcomestodiscreteFouriertransform,thetimedomaintruncationisnecessary,therefore,leakageeffectsarealsoinherentindiscreteFouriertransform,andmustbeinhibited.ButwouldliketosuppressthespectralleakagecanbeinhibitedbytheweightedwindowfunctionequivalentDFTfilteramplitudecharacteristicsofside-lobe,ortheweightedwindowfunctionsothatthelimitedlengthoftheextensionoftheinputsignalcycle,afterthebordertominimizethedegreeofdiscontinuityThemethodofimplementation.InthebackoftheFIRfilterdesign,inordertoobtainfinitesamplingunitstorespondtotheneedtotruncatetheinfinitelengthwindowfunctionwithunitsamplingresponsesequence.Inaddition,powerspectrumestimationproblemalsoencounteredintheweightedwindowfunction.Thus,theweightedwindowfunctionindigitalsignalprocessinginanimportantposition.武汉理工大学《Matlab课程设计》报告11窗函数设计法原理数字滤波器可以理解为是一个计算程序或算法，将代表输入信号的数字时间序列转化为代表输出信号的数字时间序列，并在转化过程中，使信号按预定的形式变化。数字滤波器有多种分类，根据数字滤波器冲激响应的时域特征，可将数字滤波器分为两种，即无限长冲激响应（iir）滤波器和有限长冲激响应（fir）滤波器。fir数字滤波器的单位脉冲响应是有限长序列。它的设计问题实质上是确定能满足所要求的转移序列或脉冲响应的常数问题，设计方法主要有